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introduction_to_digital_systems:tools [2021/09/14 14:50]
tfischer angelegt 		introduction_to_digital_systems:tools [2023/09/19 23:43] (aktuell)
mexleadmin
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-====== 0. Tools ======+====== 0 Tools ======
  
 ===== 0.1 Digital ===== ===== 0.1 Digital =====
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   * ... to understand calculations with binary and hexadecimal numbers. (Chapter 1.)   * ... to understand calculations with binary and hexadecimal numbers. (Chapter 1.)
   * ... build logic circuits (chapter 3.)   * ... build logic circuits (chapter 3.)
-  * ... synthesize logic circuits directly from KV-diagrams or logical expressions (chapter 4.-7.) +  * ... synthesize logic circuits directly from Karnaugh diagrams or logical expressions (chapters 4.-6.) 
-  * ... analyse logic circuits+  * ... analyze logic circuits
  
 <WRAP info> <WRAP info>
---> Introduction to Digital 0 - Explanation of Digital, Download and Installation #+--> Introduction to Digital 0 - Explanation of Digital, Download, and Installation #
 <WRAP group> <WRAP group>
 <WRAP> <WRAP>
  
  
-The program can be downloaded directly from [[https://github.com/hneemann/Digital/releases/latest|Github]] as "Digital.zip".+The program can be downloaded directly from [[https://github.com/hneemann/Digital/releases/latest|Github]] as "Digital.zip".  
 +Additionally, you need [[https://java.com/de/download/|64-Bit-Java for Windows]] (or the equivalent for MacOS/Linux) in order to get the program running.
  
 === manual === === manual ===
  
-On the above mentioned page you can also find manuals in different languages. All functions are explained in them. The documentation is also available in "Digital.zip" under the folder docu, so it does not have to be downloaded separately.+On the above-mentioned page, you can also find manuals in different languages. All functions are explained in them. The documentation is also available in "Digital.zip" under the folder docu, so it does not have to be downloaded separately.
 </WRAP> </WRAP>
  
 <WRAP help> <WRAP help>
  
-=== Excercise ===+=== Exercise ===
  
 Please install Digital. \\ Some tips : Please install Digital. \\ Some tips :
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 <WRAP group> <WRAP group>
 <WRAP> <WRAP>
-=== Goals === +=== Learning Objectives === 
-After this lesson you should be able to...: + 
-  - Know the different component bars in Digital, +By the end of this section, you will be able to: 
-  - Insert components, +  - know the different component bars in Digital, 
-  - Edit component values, +  - insert components, 
-  - Draw connections.+  - edit component values, 
 +  - draw connections.
  
 </WRAP> </WRAP>
 <WRAP> <WRAP>
 === Step-by-step 1: The first look === === Step-by-step 1: The first look ===
-<WRAP right>+<WRAP>
 <imgcaption BildNr1 | Elements of the program Digital > <imgcaption BildNr1 | Elements of the program Digital >
 {{grundlagen_der_digitaltechnik:digital_empty.jpg?600}} {{grundlagen_der_digitaltechnik:digital_empty.jpg?600}}
 </imgcaption> </imgcaption>
 </WRAP> </WRAP>
-  ​- Open the program by double-clicking on Digital.exe.+  - Open the program by double-clicking on Digital.exe.
   ​- You should now see an "empty circuit" in Digital (see <imgref BildNr1>).   ​- You should now see an "empty circuit" in Digital (see <imgref BildNr1>).
   - There are several areas in the menu bar, these will be used in the following:   - There are several areas in the menu bar, these will be used in the following:
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-=== SStep-by-step 2: Creating an input and an output ===+=== Step-by-step 2: Creating an input and an output ===
  
-The first circuit to be created is an input and an output+As a start, a simple circuit with one input and one output shall be created
  
-Fig. 2: Input and output connected+<WRAP><imgcaption BildNr2 | Eingang und Ausgang verbunden>{{grundlagen_der_digitaltechnik:digital_einfachsteschaltung.jpg?600}}</imgcaption></WRAP> 
 +To do this, go to ''Components''. There you will find all the necessary components. For the time being, we only need inputs/outputs. These are located under ''IO''. First select ''Input''  
 +  - You will then see the component marked with a mint-colored circle. Elements circled in mint are always marked for moving in the program Digital. Click on any position in the workspace 
 +  - Then insert an ''output'' to the right of the input. Here we will introduce another variant for inserting components. Click on ''View >> Tree view of components'' (or ''F5''). A column with the different components is then displayed on the left. The output is located in this column under IO. This can be inserted into the workspace by drag and drop. 
 +  - Both components can be connected with a line. A line can be started from any grid point by left clicking and ended by ''Esc''. A line can also be start or end at an output (red dot on a component: <fc #ff0000>•</fc>) or an input (red dot on a component: <fc #0000ff>•</fc>). 
 +  - With this, the first simple circuit is already created (see <imgref BildNr2>). The circuit can be activated by pressing the start icon ''►''. If you have forgotten the connection or if there is another error, an error message appears. After confirming this error, the faulty component is highlighted in red. 
 +  - When a circuit is started, input components can be actuated. Existing other components will then also become active. You should test this by pressing the input. Then stop the simulation by pressing the Stop icon ''■'' (stopping by ''►'' is also possible). The circuit can now be edited again.
  
- To do this, go to Components. There you will find all the necessary components. For the time being, we only need inputs/outputs. These are located under IO. First select Input+ ~~PAGEBREAK~~ ~~CLEARFIX~~ 
 +=== Step-by-step 3: Change properties and extend circuitry ===
  
- You will then see the component marked with a mint-colored circle. Elements circled in mint are always marked for moving in the Digital program. Click on any position in the workspace +<WRAP><imgcaption BildNr3 | Circuit with 8 bit bus>{{grundlagen_der_digitaltechnik:digital_eigenschaften.jpg?600}}</imgcaption></WRAP> 
- Then insert an output to the right of the input. Here we will introduce another variant. Click on View " Tree view of components (or F5). A column with the different components is then displayed on the left. The output is located in this column under IO. This can be inserted into the workspace by drag and drop. +
- Both components can be connected with a line. A line can be started from any grid point by left clicking and ended by Esc. A line can also be connected to an output (red dot on a component: +
- +
-- +
- +
- ) or an input (red dot on a component: +
- +
-- +
- +
- ) start or end. +
- With this, the first simple circuit is already created (see +
-Figure 2 +
-). The circuit can be activated by pressing the start icon ► . If you have forgotten the connection or if there is another error, an error message appears. After confirming this error, the faulty component is highlighted in red. +
- When a circuit is started, input components can be actuated. Existing other components will then also become active. You should test this by pressing the input. Then stop the simulation by pressing the Stop icon ■ (stopping by ► is also possible). The circuit can now be edited again. +
- +
-Als erste Schaltung soll ein Eingang und ein Ausgang angelegt werden +
-    - <WRAP right><imgcaption BildNr2 | Eingang und Ausgang verbunden>{{grundlagen_der_digitaltechnik:digital_einfachsteschaltung.jpg?600}}</imgcaption></WRAP> Gehen Sie dazu auf ''Bauteile''. Dort sind alle notwendigen Komponenten zu finden. Wir benötigen zunächst nur Inputs/Outputs. Diese befinden sich unter ''IO''. Wählen Sie zunächst ''Eingang''  +
-    - Danach sehen Sie die Komponente mit einem mint-farbenen Kreis markiert. Mint-farbig umkreiste Elemente sind im Programm Digital immer zum verschieben markiert. Klicken Sie auf eine beliebige Position im Arbeitsbereich  +
-    - Fügen Sie danach einen ''Ausgang'' rechts neben dem Eingang ein. Hier soll eine andere Variante dazu vorgestellt werden. Klicken Sie dazu auf ''Ansicht >> Baumansicht der Bauteile'' (oder ''F5''). Es wird dann links eine Spalte mit den verschiedenen Bauteilen dargestellt. In dieser liegt unter ''IO'' der Ausgang. Diese kann durch Drag und Drop in den Arbeitsbereich eingefügt werden. +
-    - Beide Komponenten können mit einer Leitung verbunden werden. Eine Leitung kann von jedem Rasterpunkt durch Linksklick gestartet und durch ''Esc'' beendet werden. Eine Leitung kann auch bei einem Ausgang (roter Punkt an einer Komponente: <fc #ff0000>•</fc> ) oder einem Eingang (roter Punkt an einer Komponente: <fc #0000ff>•</fc> ) starten oder enden.  +
-    - Damit ist bereits die erste einfache Schaltung erstellt (siehe <imgref BildNr2>). Die Schaltung kann mit Druck auf das Start-Icon ''►'' kann die Schaltung aktiviert werden. Falls Sie die Verbindung vergessen haben, oder ein anderer Fehler vorliegt, so erscheint eine Fehlermeldung. Nach bestätigen dieses Fehlers wird die fehlerhafte Komponente rot markiert.  +
-    - Bei einer gestarteten Schaltung können Eingabe-Komponenten betätigt werden. Vorhandene andere Komponenten werden dann auch aktiv. Sie sollten dies über einen Druck auf die Eingabe testen. Stoppen Sie danach die Simulation mit Druck auf das Stop-Icon ''■'' (Stoppen durch ''►'' ist ebenso möglich). Die Schaltung kann nun wieder bearbeitet werden. +
- +
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-=== Schritt-für-Schritt 3: Eigenschaften ändern und Schaltung erweitern ===+
  
-    - <WRAP right><imgcaption BildNr3 | Schaltung mit 8 Bit Bus>{{grundlagen_der_digitaltechnik:digital_eigenschaften.jpg?600}}</imgcaption></WRAP> Die vorherige Schaltung wird nun weiter ausgebaut. Ziel soll nun eine Schaltung Ein- und Ausgabe von 8 Bit sein. Wie ein Bit/Byte definiert ist, wird im Kapitel [[Zahlensysteme]] gezeigt. Die triviale Lösung wäre die vorhandene Schaltung mit ''<Strg>+<A>'', ''<Strg>+<C>'', ''<Strg>+<V>'' zu vervielfältigen. Hier soll aber eine andere Variante vorgestellt werden, welche die 8-Bit durch einen Datenbus transportiert. Als Datenbus bezeichnet man zusammengehörende Leitungen.  +  - The previous circuit is now further expanded. The aim now is a circuit input and output of 8 bits. How a bit/byte is defined is shown in the chapter [[number systems]]. The trivial solution would be to multiply the existing circuit with ''<Ctrl>+<A>'', ''<Ctrl>+<C>'', ''<Ctrl>+<V>''. But here we will present another variant, which transports the 8 bits via a data bus. A data bus is defined as lines that belong together. 
-    - Hierzu kann mit einem Rechtsklick auf den Eingang dessen Eigenschaften geändert werden. Hier sollen nun die Anzahl der ''Daten-Bits'' auf 8 erhöht werden und die ''Bezeichnung'' auf ''A''. Die Änderungen müssen mit ''OK'' bestätigt werden.  +  - To do this, right-click on the input to change its properties. The number of ''data bits'' should now be increased to 8 and the ''designation'' to A. The changes must be confirmed with ''OK''. 
-    - Wird nun die Schaltung gestartet so erscheint die etwas kryptische Fehlermeldung: ''Es werden 1 Bits benötigt, jedoch wurden 8 Bits gefunden. Betroffen sind: Leitung out''. Markiert sind danach die Verbindungsleitung und der Ausgang. Wir haben hier vergessen den Ausgang auf 8 Bit zu setzen...  +  - When the circuit is started, the somewhat cryptic error message appears: ''1 bit is required, but 8 bits were found. Affected are: Line out.'' Additionally, the connection line and the output are marked. We forgot to set the output to 8 bits... 
-    - Um dies zu lösen, soll auch hier nicht die triviale Variante (Rechtsklick >> Ändern) beschrieben werden, sondern eine etwas andere Möglichkeit: +  - To solve this, again not the trivial variant (right click " Change) shall be described, but a slightly different possibility: 
-      - mit ''<Strg>+<A>'' alles markieren +    - mark everything with ''<Ctrl>+<A>''. 
-      - Rechtsklick  +    - Right click 
-      - ''Daten-Bits'' ändern. Diese Option ist zwar ausgegraut, da die Komponenten dort unterschiedliche Werte haben. Durch ein Klick auf die Box ''□'' neben Daten-Bits kann die Option geändert werden. +    - Change ''Data Bits''. Although this option is grayed out because the components have different values there. By clicking on the box ''□'' next to data bits, the option can be changed. 
-    - Wird nun die Schaltung gestartet, erscheint eine 0 über Eingang, Leitung und Ausgang (siehe <imgref BildNr3>). +  - If the circuit is started now, a 0 appears over input, line, and output (see <imgref BildNr3>). 
-    - Ein (Links)Klick auf den Eingang ändert nun nicht mehr direkt den Wert, sondern öffnet ein Eingabefenster. In diesem können Zahlen als Dezimalwert (''10''), als Binärwert (''0b10''), als Hexadezimalwert (''0x10'') oder als Oktalwert (''010'') eingegeben werden. Mit Druck auf Zeilenumbruch (''<↵>'') wird der Wert übernommen und das Eingangsfenster geschlossen. Mit Klick auf Umschalt + Zeilenumbruch (''<↑><↵>'') wird nur der Wert übernommen. Die Cursortasten hoch/herunter ermöglichen ein Hoch-/Herunterzählen des angezeigten Wertes.+  - A (left)click on the input no longer changes the value directly, but opens an input window. In this window, numbers can be entered as decimal values (''10''), binary values (''0b10''), hexadecimal values (''0x10''), or octal values (''010''). Pressing Line break (''<↵>'') accepts the value and closes the input window. Clicking Shift + New Line (''<↑><↵>'') accepts only the value. The cursor keys up/down allow the displayed value to be counted up/down.
  
 </WRAP> </WRAP>
  
 <WRAP help> <WRAP help>
-=== Aufgaben === +=== Homework === 
-  - Ermitteln Sie die Hexadezimalwerte für 070, 64, 0b01100110. +  - Determine the hexadecimal values for 070, 64, and 0b01100110. 
-  - Ändern Sie die Ausgabe in Dezimalwertanzeige um und ermitteln Sie die Dezimalwerte für 064, 0x70 und 0b10011001.+  - Change the output to a decimal value display and determine the decimal values for 064, 0x70, and 0b10011001.
 </WRAP> </WRAP>
 </WRAP> </WRAP>